《自然—方法学》 ：科学家发明光调控基因表达系统

顾汉现

作者：杨弋等 来源：《自然—方法学》

发布时间：2012-2-14 11:15:20

科学家发明光调控基因表达系统

我国科学家在合成生物学与光遗传学前沿领域获得重要突破，发明了一种简单实用的光调控基因表达系统，将可以广泛应用于基础研究领域，并可能用于光动力治疗。国际权威学术期刊《自然—方法学》2月12日在线发表了华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室、药学院杨弋课题组独立完成的这项研究成果。

据悉，这篇关于LightOn系统的论文，是我国科学家在该《自然》子刊发表的首篇论文。由于此研究的重要性，该杂志编辑还对杨弋进行了专访，并将在3月份正式出版的“The Author File”栏目上刊出该发现的背景故事。

这也是杨弋课题组继2011年10月在《细胞—代谢》杂志发文以来，再次在国际权威学术期刊上发表合成生物学领域的研究论文。

合成生物学与光遗传学都是最近几年刚刚兴起的前沿生物领域。光是自然界中最普遍、最易获得的物质之一，相对于传统的化学小分子诱导剂来说，光诱导剂不仅成本低廉容易获取，而且还能够在时间和空间上精确调控，因此利用光作为诱导剂来调控基因表达、进而调控生命体的各种新陈代谢活动是生物学家们一直在追求的目标。然而，以往的方法由于技术的复杂性与局限性很少得到应用。

杨弋课题组利用合成生物学的方法，成功开发出一种简单、稳定、容易使用的光调控基因表达系统。该系统称为LightOn系统，由一个光调控的转录因子和含有目的基因的转录单元构成。在蓝光存在的情况下，转录因子能够迅速被激活，从而启动目的基因的转录与表达。

“该系统不仅具有诱导表达效率高、背景低、激活快、表达量可调节等普通诱导表达系统也有的优点，还能够在时间和空间上精确、可逆地控制目标基因的表达水平。”杨弋介绍说，王雪、陈显军等博士生利用该系统在小鼠活体内进行实验，实现了红色荧光蛋白在小鼠肝脏的指定区域的光控表达。

与此同时，该课题组还用光来控制胰岛素的表达与分泌，成功地将患有Ⅰ型糖尿病小鼠的血糖降到较低水平。

有关专家认为：“该系统使人们以前所未有的精度来控制基因的表达，不仅可以广泛应用于生命科学领域研究，还将为糖尿病等人类疾病提供一种在时间和剂量上精确控制的基因治疗新途径。”（黄辛）

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《自然—方法学》发表论文摘要（英文）：

http://www.nature.com/nmeth/jour ... ull/nmeth.1892.html